不同电极材料换向电絮凝去除水中全氟化合物的方法技术

不同电极材料换向电絮凝去除水中全氟化合物的方法，所述全氟化合物PFASs包括全氟磺酸类化合物PFSAs和全氟羧酸类化合物PFCAs；将平行设置的两个金属电极完全垂直浸于电絮凝反应器PFASs溶液中，连续搅拌；用继电器/时钟继电器及数字直流电源连成电路，实现电极的换向通电；采用铝、铁、锌三种金属电极材料相互组合方式，即Fe

【技术实现步骤摘要】
不同电极材料换向电絮凝去除水中全氟化合物的方法


[0001]本专利技术属于去除水中全氟化合物的
，具体涉及一种采用不同电极材料换向电絮凝去除水中全氟化合物(PFASs)的方法。

技术介绍

[0002]全氟化合物(PFASs)是由完全被氟原子包围的碳骨架组成，末端包含磺酸或羧酸基团，其具有内分泌毒性、生殖毒性、肝脏毒性、发育毒性和神经毒性以及具有潜在的致癌性。由于PFASs在化学结构上具有键能极强的C
‑
F键，因而具有很强的物理和化学稳定性，具有耐高温、耐水解、耐光解、和耐生物降解特点。电絮凝处理技术具有操作简便、效率高、成本低等优点而备受推崇。然而，在实际应用中，长期使用单一材料电极会导致表面钝化，造成PFASs去除效率降低、处理时间长、能耗和材耗升高等问题。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：针对现有技术对PFASs去除效果不佳、处理时间长、能耗和材耗高等技术缺陷，提出了一种采用不同电极材料换向电絮凝去除水中全氟化合物(PFASs)的方法。
[0004]技术方案：
[0005]不同电极材料换向电絮凝去除水中全氟化合物PFASs的方法，所述PFASs包括全氟磺酸类化合物PFSAs和全氟羧酸类化合物PFCAs；
[0006]将平行设置的两个金属电极完全垂直浸于电絮凝反应器PFASs溶液中，连续搅拌；用继电器/时钟继电器及数字直流电源连成电路，实现电极的换向通电；
[0007]采用铝、铁、锌三种金属电极材料相互组合方式，即Fe
‑/>Fe、Fe
‑
Zn、Fe
‑
Al、Al
‑
Al、Zn
‑
Zn、Al
‑
Zn组合；不同电极材料换向交替做阳极可产生不同金属阳离子，在溶液中形成纳米级、且是不同性质和结构复杂的羟基絮体；利用该絮体的协同吸附以去除PFASs污染物，利用此三种金属电极材料交替作阴极以消除电极钝化。
[0008]进一步地，所述PFSAs与PFCAs的配制浓度为10μg/L
‑
100mg/L。
[0009]进一步地，所述数字直流电源工作量程为电流强度：0～3A，电压：0～30V；
[0010]进一步地，所述不同电极材料换向交替工作电压范围为6
‑
14V(或电流密度17.5
‑
40mA/cm2)，搅拌速度为200
‑
1200rpm，电极间距为1
‑
3cm，换向时间为5
‑
30s，pH范围3
‑
10，采用NaCl电解质1
‑
2g/L。
[0011]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：
[0012]本专利技术采用不同电极材料换向交替做阳极的电絮凝方法可产生不同金属阳离子，在溶液中形成纳米级、且不同性质和结构复杂的羟基絮体，利用该絮体的协同吸附作用，以及交替作阴极消除电极钝化，能够达到PFASs去除快速高效，操作方便、能耗低等效果。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的原理示意图；
[0014]图2(a)为本专利技术的不同电极材料换向电絮凝去除水中PFOA效果图；
[0015]图2(b)为本专利技术的不同电极材料换向电絮凝去除水中PFOA能耗图；
[0016]图3为本专利技术的不同电压范围时电絮凝处理PFOA的效果图；
[0017]图4为本专利技术的不同转速范围时电絮凝处理PFOA的效果图；
[0018]图5为本专利技术的不同电流密度范围时电絮凝处理PFOS的效果图；
[0019]图6为本专利技术的不同换向时间范围时电絮凝处理PFOS的效果图；
[0020]图7为本专利技术的不同电极间距范围时电絮凝处理PFOS的效果图；
[0021]图8为本专利技术的不同pH范围的电絮凝处理全氟磺酸类污染物效果图；
[0022]图9为本专利技术的不同PFASs浓度范围的电絮凝处理效果图；
[0023]图10(a)为本专利技术的不换向Al电极能谱图；
[0024]图10(b)为本专利技术的不换向Al电极扫描电镜图；
[0025]图10(c)为本专利技术的换向Al电极能谱图；
[0026]图10(d)为本专利技术的换向Al电极扫描电镜图；
[0027]图10(e)为本专利技术的不换向Zn电极能谱图；
[0028]图10(f)为本专利技术的不换向Zn电极扫描电镜图；
[0029]图10(g)为本专利技术的换向Zn电极能谱图；
[0030]图10(h)为本专利技术的换向Zn电极扫描电镜图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和具体的实施例对本专利技术做进一步详细说明，是对本专利技术的解释而不是限定。
[0032]结合附图1，不同电极材料换向电絮凝去除水中全氟化合物PFASs的方法，所述PFASs包括全氟磺酸类化合物PFSAs和全氟羧酸类化合物PFCAs；PFSAs与PFCAs的配制浓度为10μg/L
‑
100mg/L。
[0033]将平行设置的两个金属电极完全垂直浸于电絮凝反应器PFASs溶液中，连续搅拌；用继电器/时钟继电器及数字直流电源连成电路，实现电极的换向通电；数字直流电源工作量程为电流强度：0～3A，电压：0～30V；
[0034]采用铝、铁、锌三种金属电极材料相互组合方式，即Fe
‑
Fe、Fe
‑
Zn、Fe
‑
Al、Al
‑
Al、Zn
‑
Zn、Al
‑
Zn组合；不同电极材料换向交替做阳极可产生不同金属阳离子，在溶液中形成纳米级、且是不同性质和结构复杂的羟基絮体；利用该絮体的协同吸附以去除PFASs污染物，利用此三种金属电极材料交替作阴极以消除电极钝化。不同电极材料换向交替工作电压范围为6
‑
14V(或电流密度17.5
‑
40mA/cm2)，搅拌速度为200
‑
1200rpm，电极间距为1
‑
3cm，换向时间为5
‑
30s，pH范围3
‑
10，采用NaCl电解质1
‑
2g/L。
[0035]实施例1
[0036]结合附图1
‑
2和表1，PFOA浓度为1mg/L，电压10V，电极间距2cm，搅拌速度为1000rmp，NaCl浓度为2g/L，周期换向为10s；通过液质联用(HPLC
‑
MS/MS)对电絮凝前后全氟辛酸(PFOA)浓度进行测定；采用Al
‑
Zn两个平行电极(尺寸为6.0
╳
4.0
╳
0.2cm)换向电絮凝方法，20min时，PFOA去除率为100.0％，大于传统电絮凝去除效果(10
‑
50min；10.6％
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.不同电极材料换向电絮凝去除水中全氟化合物的方法，其特征在于：所述全氟化合物PFASs包括全氟磺酸类化合物PFSAs和全氟羧酸类化合物PFCAs；将平行设置的两个金属电极完全垂直浸于电絮凝反应器PFASs溶液中，连续搅拌；用继电器/时钟继电器及数字直流电源连成电路，实现电极的换向通电；采用铝、铁、锌三种金属电极材料相互组合方式，即Fe
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Fe、Fe
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Zn、Fe
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Al、Al
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Al、Zn
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Zn、Al
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Zn组合；不同电极材料换向交替做阳极产生不同金属阳离子，在溶液中形成纳米级且是不同性质和结构复杂的羟基絮体；利用该絮体的协同吸附以去除PFASs污染物，利用此三种金属电极材料交替作阴极以消除电极钝化。2.根据权利要求1所述的不同电极材料换向电絮凝去除水中全氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，张晓丽，鲍佳，鲁桂林，张文凯，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：